三次元連通気孔制御による炭酸アパタイト骨補填材の骨造成能力向上

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炭酸アパタイトは骨無機質の主成分であり、高い骨伝導性、骨置換性を有することから人工骨補填材として口腔インプラント治療時の骨再建に使用されている。骨補填材の骨造成能力は組成だけでなく構造にも影響を受ける。中でも全ての気孔が互いに連通した三次元連通気孔は細胞や組織液を迅速に材料内部に誘導することができるため、骨造成を促進すると考えられる。本研究では炭酸アパタイトに三次元連通気孔を付与し、そのサイズや量を制御することで、三次元連通気孔が炭酸アパタイトの骨造成に与える影響について検証を行う。まずは異なる気孔サイズを有する炭酸アパタイトの作製を行うこととした。先行研究では顆粒状の炭酸アパタイトを粟おこしの様に連結することで、三次元連通気孔を有する炭酸アパタイトを作製できることを明らかにしている。我々は顆粒のサイズを変えることで粟おこし様の炭酸アパタイトの三次元連通気孔のサイズを制御できると考えた。水酸化カルシウムを炭酸化して調製した炭酸カルシウムブロックを粉砕・篩分けし、サイズの異なる炭酸カルシウム顆粒を調製、電気炉で熱処理してサイズの異なる酸化カルシウム顆粒を調製した。酸化カルシウム顆粒を型枠に入れ、水と反応させ、水和膨張させることによって三次元連通気孔を有する水酸化カルシウムを調製し、これを二酸化炭素に曝露して、組成を炭酸カルシウムに変換させた。得られた炭酸カルシウムを走査型電子顕微鏡で観察したところ、炭酸カルシウム表面に多数の気孔を確認することができた。また、その気孔サイズは使用した酸化カルシウムの顆粒サイズにより異なっていることが確認できた。